镁及镁合金的研究进展
镁合金是较好的轻质合金。然而,对镁合金特性的研究还很不充分,目前其应用范围还不够广泛。镁合金作为结构材料的多为铸件,对其它成型方式的探索还不够全面。
镁合金还存在以下问题:1.镁元素容易被腐蚀,镁合金在生产中很容易与被空气氧化,这使得镁合金的制备难度增大。
2.镁合金的生产技术还不够完善,成型方式有待更深入的探索。
3.室温下镁合金性能较差,特别是强度和塑性还不能满足工业的要求。
4.高温下镁合金强度不高,缺乏蠕变,很难在高温条件下使用。
1.2 变形镁合金
1.2.1 变形镁合金的特点
镁合金分为变形镁合金和铸造镁合金。变形镁合金可以有效减少铸造时的缩孔、缩松等。但由于镁合金滑移系较少,容易形成基面织构,导致镁合金的塑性较差,其广泛的工业应用仍受到限制。由于其密排六方的晶体结构及滑移、孪生系统数量不足的造成的。此外,传统的塑性变形过程可能会导致一个与工作方向平行的强大基面织构。基面织构形成后,进一步塑性变形被抑制、合金变脆。虽然变形镁合金的变形能力有限,现有技术较难处理,但因其拥有非常优异的性能,目前仍是科学研究的焦点。为了扩大镁合金的应用,已经开发了许多方法来提高其力学性能,如单向多次弯曲,压缩前预变形等,在这些方法中,轧制技术被认为是一个最重要的过程,因为它的效率高。
由于镁合金滑移面上的层错宽,很难形成全位错,因此滑移及攀移都较难发生[5]。位错的塞积会妨碍孪生扩展,同样位错的滑移会因为孪生的存在偏离方向,因此需要注意孪生与滑移的密切关系。镁合金是密排六方结构,只有基面滑移系统可在室温下启动[6]。因此,改善塑性对于镁合金更广泛的应用非常重要。随温度的升高,镁合金的强度明显变低,这意味着材料的承载能力也会减弱[7]。大变形热轧可以明显细化镁合金的晶粒,因此这是一个简单的提升其性能的方法[8]。变形中镁合金可能会形成的基面织构,会引起后续工艺不便,因而应注意减弱织构强度。
1.2.2 变形镁合金性能的提高
由于室温下镁合金较难加工,提高其有效变形能力变得至关重要。在机械性能研究中,应考虑晶粒细化和织构分布的两个方面。对镁合金轧制,晶粒尺寸细化和织构演变的产生影响了之后测试热轧样品的性能,得出拉伸性能和显微结构之间的相关性[9]。镁合金的动态结晶效应也会影响镁合金的性能,它使晶粒变细。初始晶粒发生大变形,由于位错分割作用,形成一种新的细晶粒[10]。另外合理的润滑条件对塑性变形也会产生有重要的影响。
晶粒粗大和分布不均匀是导致镁合金强度和塑性较差的关键因素,因此细化晶粒是研究提高镁合金性能必须考虑的问题。在过去的几年中,为了获得具有较好性能的微结构,镁合金的晶粒细化的几种方法已被提出。其中,等径角挤压(ECAE)和快速凝固粉末挤压都可以得到较好的晶粒尺寸(d<1μm)。
传统挤压镁合金的平均晶粒尺寸约为30μm。挤压样品在轧制处理后,组织变得更加均匀,并等轴化,轧制后的热处理过程中发生动态或静态再结晶[11]。此外,晶粒明显细化。该合金具有一个几乎平行于挤出方向的基面织构。
1.3 镁合金轧制技术
1.3.1 轧制的分类轧制成型技术适于大批量生产,正逐步受到关注。轧制中应用到的加工方法主要有:1、常规轧制:最常见的轧制方法,又称同步轧制,分成冷轧、温轧及热轧[12]。 塑性改善变面轧制AZ31镁合金组织性能演化(3):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_205129.html